第十二章波的偏振-2课题.ppt

12.5 椭圆偏振光和圆偏振光 12.6 偏振光的干涉 * * 自然光通过晶体后，可以观察到偏振现象。其是和双折射现象同时发生的。如方解石晶体。 1. 双折射现象 晶体的光轴 12.4 双折射现象 象 折射现 双 折射现 方解石晶体 CaCO 3 纸面 纸上的字呈双像。说明光进入方解石以后分成了两束。这种一束光射入各向异性介质中折射光分为两束的现象叫双折射现象。 例如：白纸上涂一个黑点，将方解石放在纸上，可观察到两个黑点，旋转方解石，一个黑点不动，另一个黑点旋转。 当光垂直晶体表面入射而产生双折射现象时，如果将晶体绕光的入射方向慢慢转动时，则其中按原方向传播的那一束光方向不变，而另一束光随着晶体的转动绕前一束光旋转。 (1) 寻常光 ---- o光 服从折射定律，沿各方向的光的传播速度相同，各向折射率 no 相同，为偏振光。 (2)非常光 ---- e光 不服从折射定律，沿各方向的光的传播速度不相同，各向折射率 ne 不相同，为偏振光。 实验证明： O 光和 光均为偏振光. 光通过双折射晶体 方解石晶体 在方解石这类晶体中存在一个特殊的方向，当光线沿这一方向传播时不发生双折射现象。称这一方向为晶体的光轴. 光轴 A B 光轴 (3 ) 光轴 仅有一个光轴的晶体称单晶体（如方解石、石英） 有两个光轴的晶体称双轴晶体（云母、硫磺等） 光轴 （4）主截面--晶面法线与光轴组成的平面主截面由许多平行平面构成. （5）主平面--光轴和晶体内 任一条光线组成的平面。 ?O光与e光都有各自的主平面，入射面在主截面内时，O光e光的主平面重合并同在主截面内。 注意： ?入射面在主截面内时，o光e光的振动面互相垂直且o光为振动面垂直于主截面的偏振光； e光为振动面平行于主截面的偏振光. 102o 78o 78o 一般情况O、e二光的光振动并不完全垂直有一定大小的夹角，e光也不在主截面内。 光轴 正晶体 负晶体 o光 e光 光轴 2. 单轴晶体中o光和e光的特性 由于晶体的各向异性的性质，o光和e光在晶体中的传播速度是不同的，o光沿各个方向的速率相同，所以在晶体中任意一点所引起的子波波面是一球面；e光沿各个方向的速率不同，所以在晶体中任意一点所引起的子波波面是一旋转椭球面。两束光只有在沿光轴方向传播时，它们的速率才相等，因此上述两子波波面在光轴上相切，在垂直于光轴的方向，两束光的速率相差最大。 3. 用惠更斯原理解释双折射现象 在各向同性的介质中，波面法线与光线的方向一致，即光线与波面垂直光线是能量传播的方向。但在各向异性介质中，光线只是能量传播的方向。波面法线并不一定是光传播的方向了。如晶体中e光传播的方向就不一定与波阵面垂直，光传播的方向要看能量传播的方向。 o光 e光 晶体 光轴 光轴 入射面与主截面平行的情况（负晶体） A）光轴与晶体表面有一夹角（斜入射） B）光轴与晶体表面有一夹角（正入射） 自然光 光轴 C）光轴与晶体表面平行（正入射） 自 然 光 o光 e光 光轴 结论： 有双折射。 自 然 光 o光 e光 光轴 D）光轴与晶体表面垂直（正入射） A’ A B CC’ 4. 偏振棱镜 自然光 光轴 68o 71o 尼科尔棱镜（W·Nicol 1928年） no=1.658 ne=1.486 o光 e光 n阿拉伯=1.550 O光以76o入射到阿拉伯树胶，产生全反射后被吸收。 76o e光出射成为偏振光 A’ C’ 方解石 A D C B 两个相位相同、振动方向互相垂直的线偏振光，它们的振动方程为: 则任一时刻这两个光振动的合成光矢量为： 光矢量E以角速度?旋转，E的端点描绘出椭圆轨迹，这样的光就是椭圆偏振光。椭圆偏振光可以看成是两个偏振方向互相垂直、频率相同、有一定相位差的线偏振光的合成. 迎着光的传播方向看，若光矢量沿顺时针方向转动，称为右旋椭圆偏振光，反之称为左旋的。 1. 椭圆偏振光 在椭圆偏振光中，如果两个分振动的光振幅相等，即E0x=E0y, 而且两个分振动的相位差?2-?1=??/2，此时椭圆轨迹变为圆，这样的光就是圆偏振光。 2. 圆偏振光 3. 椭圆偏振光的获得 图中P为偏振片，C为单轴晶片，与P平行放置，其厚度为d，主折射率为no和ne，光轴平行于晶面并与p的偏振化方向成夹角?。 这样的两束频率相同、振动方向互相垂直、有一定相位差的光互相叠加，就形成椭圆偏振光。 在这种情况下，o光和e光在晶体中沿同一方向传播，但传播速度不同，可得两束光通过晶片后的相位差为 式中?是单色光在真空中的波长。 单色自然光通过偏振片P成为线偏振光，其振幅为E，光振动方向与晶片光轴的夹角为?。此线偏振光垂直射入晶片C后，产生双折射，o光振动垂直于光轴，振幅为 e光振动平行